CN113607586B - 跌水-贴壁流分离试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种跌水‑贴壁流分离试验装置，涉及沟头溯源侵蚀试验装置领域，包括：沟床，其第一端设置有溢流槽，其第二端设置为沟头，其顶端设置为塬面，塬面的第一端延伸至溢流槽，塬面的第二端设置有沟头立壁；用于跌水侵蚀试验的跌水试验装置，其包括用于设置于沟头立壁上的贴壁流分离槽以及用于与贴壁流分离槽相连通的贴壁流引出通道；用于贴壁流侵蚀试验的贴壁流试验装置，其包括用于水平设置于沟头内部的跌水分离槽以及用于与跌水分离槽相连通的跌水引出通道。该装置可以有效将贴壁流和跌水进行分离，能够更好的研究贴壁流和跌水对于沟头溯源侵蚀的分别作用。
Description
技术领域
本发明涉及沟头溯源侵蚀试验装置领域，特别是涉及一种跌水-贴壁流分离试验装置。
背景技术
沟头溯源侵蚀包含多个子过程，主要有沟头前进、沟道下切、沟壁拓宽并伴随崩塌等重力侵蚀现象，其中径流特性的变化是沟头溯源侵蚀产沙和形态演化过程的关键，跌水和贴壁流分配比例是影响沟头溯源侵蚀的重要方面，但在目前的研究中很少被涉及，目前缺乏相关的试验装置。
因此，如何克服上述缺陷成为本领域技术人员目前所亟待解决的问题。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供一种可以有效将贴壁流和跌水进行分离，更好的研究贴壁流和跌水对于沟头溯源侵蚀的分别作用的跌水-贴壁流分离试验装置。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种跌水-贴壁流分离试验装置，包括：沟床，所述沟床的第一端设置有溢流槽，所述沟床的第二端设置为沟头，所述沟床的顶端设置为塬面，所述塬面的第一端延伸至溢流槽，所述塬面的第二端设置有沟头立壁；用于跌水侵蚀试验的跌水试验装置，所述跌水试验装置包括用于设置于所述沟头立壁上的贴壁流分离槽以及用于与所述贴壁流分离槽相连通、并将进入所述贴壁流分离槽的贴壁流引出的贴壁流引出通道，所述贴壁流分离槽的宽度小于3cm；用于贴壁流侵蚀试验的贴壁流试验装置，所述贴壁流试验装置包括用于水平设置于所述沟头内部的跌水分离槽以及用于与所述跌水分离槽相连通、并将进入所述跌水分离槽的跌水引出的跌水引出通道，所述跌水分离槽与所述沟头立壁之间的间距为3-5cm。
优选地，所述贴壁流分离槽倾斜设置于所述沟头立壁上，所述贴壁流引出通道倾斜设置于所述沟头的侧壁上，所述贴壁流分离槽的第一端高度大于所述贴壁流分离槽的第二端高度，所述贴壁流分离槽的第二端与所述贴壁流引出通道的第一端相连通，所述贴壁流引出通道的第一端高度大于所述贴壁流引出通道第二端的高度。
优选地，所述贴壁流分离槽远离所述沟头立壁的一侧高度小于所述贴壁流分离槽靠近所述沟头立壁的一侧高度。
优选地，所述贴壁流分离槽靠近所述沟头立壁的一侧设置有用于嵌设于所述沟头立壁内部的固定件。
优选地，所述贴壁流引出通道为贴壁流引出槽。
优选地，所述贴壁流试验装置还包括能够沿高度方向伸缩的可伸缩架，所述跌水分离槽水平支撑于所述可伸缩架上。
优选地，所述跌水引出通道与所述跌水分离槽远离所述沟头立壁的一侧相连通。
优选地，所述跌水引出通道为跌水引出槽。
优选地，跌水-贴壁流分离试验装置还包括用于盛接所述贴壁流引出通道引出的所述贴壁流的第一容器，用于盛接所述跌水引出通道引出的所述跌水的第二容器以及用于盛接自所述沟头的末端流出的径流泥沙的第三容器。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明提供的跌水-贴壁流分离试验装置，包括：沟床，沟床的第一端设置有溢流槽，沟床的第二端设置为沟头，沟床的顶端设置为塬面，塬面的第一端延伸至溢流槽，塬面的第二端设置有沟头立壁；用于跌水侵蚀试验的跌水试验装置，跌水试验装置包括用于设置于沟头立壁上的贴壁流分离槽以及用于与贴壁流分离槽相连通、并将进入贴壁流分离槽的贴壁流引出的贴壁流引出通道，贴壁流分离槽的宽度小于3cm；用于贴壁流侵蚀试验的贴壁流试验装置，贴壁流试验装置包括用于水平设置于沟头内部的跌水分离槽以及用于与跌水分离槽相连通、并将进入跌水分离槽的跌水引出的跌水引出通道，跌水分离槽与沟头立壁之间的间距为3-5cm。该跌水-贴壁流分离试验装置可以有效将贴壁流和跌水进行分离，更好的研究贴壁流和跌水对于沟头溯源侵蚀的分别作用的跌水-贴壁流分离试验装置。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中进行跌水侵蚀试验时跌水-贴壁流分离试验装置的结构示意图；
图2为图1的原理图；
图3为本发明实施例中贴壁流分离槽和贴壁流引出槽的设置方式示意图；
图4为本发明实施例中进行贴壁流侵蚀试验时跌水-贴壁流分离试验装置的结构示意图；
图5为图4的原理图；
图6为本发明实施例中跌水分离槽和可伸缩架的设置方式示意图；
图7为本发明实施例中进行跌水-贴壁流混合侵蚀试验时跌水-贴壁流分离试验装置的结构示意图。
附图标记说明：1、沟床；2、溢流槽；3、沟头；4、塬面；5、沟头立壁；6、贴壁流分离槽；7、贴壁流引出通道；8、跌水分离槽；9、跌水引出通道；10、固定件；11、可伸缩架；12、第一容器；13、第二容器；14、第三容器；15、沟头转折线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种可以有效将贴壁流和跌水进行分离，更好的研究贴壁流和跌水对于沟头溯源侵蚀的分别作用的跌水-贴壁流分离试验装置。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本实施例提供的跌水-贴壁流分离试验装置，包括：沟床1，沟床1的第一端设置有溢流槽2，沟床1的第二端设置为沟头3，沟床1的顶端设置为塬面4，塬面4的第一端延伸至溢流槽2，塬面4的第二端设置有沟头立壁5，塬面4具有坡度，溢流槽2装满水后，水溢出沿着塬面4向沟头3流动；用于跌水侵蚀试验的跌水试验装置，跌水试验装置包括用于设置于沟头立壁5上的贴壁流分离槽6以及用于与贴壁流分离槽6相连通、并将进入贴壁流分离槽6的贴壁流引出的贴壁流引出通道7，贴壁流分离槽6的宽度小于3cm，以避免影响跌水；用于贴壁流侵蚀试验的贴壁流试验装置，贴壁流试验装置包括用于水平设置于沟头3内部的跌水分离槽8以及用于与跌水分离槽8相连通、并将进入跌水分离槽8的跌水引出的跌水引出通道9，为了不影响贴壁流流动又能将全部跌水收集完全跌水分离槽8与沟头立壁5之间的间距为3-5cm。该跌水-贴壁流分离试验装置可以有效将贴壁流和跌水进行分离，更好的研究贴壁流和跌水对于沟头3溯源侵蚀的分别作用的跌水-贴壁流分离试验装置。
本实施例提供的跌水-贴壁流分离试验装置主要是明确跌水和贴壁流对溯源侵蚀产沙的影响，因此本实施例提供的塬面4具体塑造为非可蚀层以保证径流经塬面4到达沟头转折线的含沙量为0并转变为跌水和贴壁流，沟头3及沟头立壁5均可侵蚀。沟头转折线指的是沟头3与塬面4的交线。
于本实施例中，贴壁流分离槽6倾斜设置于沟头立壁5上，贴壁流引出通道7倾斜设置于沟头3的侧壁上，贴壁流分离槽6的第一端高度大于贴壁流分离槽6的第二端高度，贴壁流分离槽6的第二端与贴壁流引出通道7的第一端相连通，贴壁流引出通道7的第一端高度大于贴壁流引出通道7第二端的高度。本实施例中具体地，贴壁流引出通道7的倾斜角度为3度。
进一步地，贴壁流分离槽6远离沟头立壁5的一侧高度小于贴壁流分离槽6靠近沟头立壁5的一侧高度。本实施例中具体地，贴壁流分离槽6远离沟头立壁5的一侧高度为4cm，贴壁流分离槽6靠近沟头立壁5的一侧高度为5cm，贴壁流分离槽6的宽度为3cm。具体试验过程中，贴壁流分离槽6内贴壁流高度超过贴壁流分离槽6远离沟头立壁5的一侧高度时，贴壁流自贴壁流分离槽6远离沟头立壁5的一侧溢出同样形成跌水。
进一步地，贴壁流分离槽6靠近沟头立壁5的一侧设置有用于嵌设于沟头立壁5内部的固定件10。固定件10具体为固定片，且本实施例中具体地固定片的宽度为2cm。
进一步地，贴壁流引出通道7为贴壁流引出槽。
于本实施例中，贴壁流试验装置还包括能够沿高度方向伸缩的可伸缩架11，跌水分离槽8水平支撑于可伸缩架11上。可伸缩架11的具体结构属于现有技术，在此不再赘述。具体试验过程中，通过可伸缩架11调节跌水分离槽8的高度，以将所有跌水收集在跌水分离槽8中。
于本实施例中，跌水引出通道9与跌水分离槽8远离沟头立壁5的一侧相连通。
进一步地，跌水引出通道9为跌水引出槽。
于本实施例中，跌水-贴壁流分离试验装置还包括用于盛接贴壁流引出通道7引出的贴壁流的第一容器12，用于盛接跌水引出通道9引出的跌水的第二容器13以及用于盛接自沟头3的末端流出的径流泥沙的第三容器14。本实施例中具体地，第一容器12、第二容器13以及第三容器14均为桶装状结构。
本实施例提供的跌水-贴壁流分离试验装置具体试验过程如下：
1)水温：每次试验前将温度计置入溢流槽2中，每隔2min观测1次，取观测均值为此次试验水温。
2)跌水侵蚀、贴壁流侵蚀及混合试验径流产沙观测：为了明确跌水对沟头3溯源侵蚀产沙的影响，进行跌水侵蚀试验，对于跌水侵蚀试验，每2min采用第一容器12在贴壁流引出槽末端接取径流样以计算试验过程中贴壁流分配比例的变化，同时采用第三容器14在沟头3末端接取跌水引起的径流产沙过程；为了明确贴壁流对沟头3溯源侵蚀产沙的影响，进行贴壁流侵蚀试验，对于贴壁流侵蚀试验，每隔2min采用第二容器13在跌水分离槽8末端截取径流样以计算试验过程中跌水分配比例的变化，同时采用第三容器14在沟头3末端接取贴壁流侵蚀产生的径流泥沙；为明确跌水和贴壁流共同作用对沟头3溯源侵蚀产沙的影响，进行跌水-贴壁流混合侵蚀试验，对于跌水-贴壁流混合侵蚀试验，每隔2min采用第三容器14在沟头3末端接取径流泥沙样，以分析跌水和贴壁流混合侵蚀条件下的侵蚀产沙过程。
在本发明的描述中，需要说明的是，某些指示的方位或位置关系的词语，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种跌水-贴壁流分离试验装置，其特征在于，包括：
沟床，所述沟床的第一端设置有溢流槽，所述沟床的第二端设置为沟头，所述沟床的顶端设置为塬面，所述塬面的第一端延伸至溢流槽，所述塬面的第二端设置有沟头立壁；
用于跌水侵蚀试验的跌水试验装置，所述跌水试验装置包括用于设置于所述沟头立壁上的贴壁流分离槽以及用于与所述贴壁流分离槽相连通、并将进入所述贴壁流分离槽的贴壁流引出的贴壁流引出通道，所述贴壁流分离槽的宽度小于3cm；
用于贴壁流侵蚀试验的贴壁流试验装置，所述贴壁流试验装置包括用于水平设置于所述沟头内部的跌水分离槽以及用于与所述跌水分离槽相连通、并将进入所述跌水分离槽的跌水引出的跌水引出通道，所述跌水分离槽与所述沟头立壁之间的间距为3-5cm；
还包括用于盛接所述贴壁流引出通道引出的所述贴壁流的第一容器，用于盛接所述跌水引出通道引出的所述跌水的第二容器以及用于盛接自所述沟头的末端流出的径流泥沙的第三容器。
2.根据权利要求1所述的跌水-贴壁流分离试验装置，其特征在于，所述贴壁流分离槽倾斜设置于所述沟头立壁上，所述贴壁流引出通道倾斜设置于所述沟头的侧壁上，所述贴壁流分离槽的第一端高度大于所述贴壁流分离槽的第二端高度，所述贴壁流分离槽的第二端与所述贴壁流引出通道的第一端相连通，所述贴壁流引出通道的第一端高度大于所述贴壁流引出通道第二端的高度。
3.根据权利要求2所述的跌水-贴壁流分离试验装置，其特征在于，所述贴壁流分离槽远离所述沟头立壁的一侧高度小于所述贴壁流分离槽靠近所述沟头立壁的一侧高度。
4.根据权利要求2所述的跌水-贴壁流分离试验装置，其特征在于，所述贴壁流分离槽靠近所述沟头立壁的一侧设置有用于嵌设于所述沟头立壁内部的固定件。
5.根据权利要求1所述的跌水-贴壁流分离试验装置，其特征在于，所述贴壁流引出通道为贴壁流引出槽。
6.根据权利要求1所述的跌水-贴壁流分离试验装置，其特征在于，所述贴壁流试验装置还包括能够沿高度方向伸缩的可伸缩架，所述跌水分离槽水平支撑于所述可伸缩架上。
7.根据权利要求1所述的跌水-贴壁流分离试验装置，其特征在于，所述跌水引出通道与所述跌水分离槽远离所述沟头立壁的一侧相连通。
8.根据权利要求1所述的跌水-贴壁流分离试验装置，其特征在于，所述跌水引出通道为跌水引出槽。
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| CN113607586A (zh) | 2021-11-05 |
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